Trafodeta DC-AC muundur. Trafodeta AC-madalalalisvoolu pingemuundur

Kasutamine: DC-DC muundurites, kus primaarpingeks on tööstuslik sagedusvõrk 220 V või rohkem. Leiutise olemus: seade sisaldab kaskaadpingejaoturit, mis koosneb diood-kondensaatorelementidest. Jadaühendatud kondensaatorid laetakse siinidel vahelduvpinge siinuslaine positiivse väärtuse maksimaalse amplituudi jooksul. Nende tühjendamine toiteimpulsi kaskaadi toitesisenditesse toimub vahelduvpinge sinusoidi negatiivse väärtuse korral ja kui need kondensaatorid on ühendatud paralleelselt. Abitransistor vähendab väljundtransistori käitamiseks vajalikku võimsust ja vähendab selle poolt hajuvat võimsust. 3 palka f-ly, 3 ill.

Leiutis käsitleb elektrotehnikat, nimelt muunduritehnoloogiat seadmete vahelduvpinge elektrienergia muundamiseks, näiteks tööstusvõrkude alalispingeks automaatikasüsteemide või raadioelektroonika toiteks. Tuntud on trafodeta pingemuundurid, milles vahelduv primaarpinge alaldatakse sildalaldi abil ning seejärel muundatakse impulss-kõrgsagedustransistori võimsusastmega alalispinge galvaanilise isolatsiooniga vajalikuks väljundiks.Selliste muundurite puuduseks on madal töökindlus ja ebapiisav energiatõhusus. Selle põhjuseks on võimsusimpulsi astmetes kasutatavate kaasaegsete kõrgepinge jõutransistoride ohutu töö ebaoptimaalne ulatus, samuti nende transistoride madalad võimendustegurid. Kasutatakse ka trafodeta pingemuundureid, mille puhul jõuimpulssastme toitepinget vähendatakse impulss- või lineaarse stabilisaatori abil.Selliste muundurite puuduseks on ahela keerukus ja madal töökindlus, kuna piisavalt kõrge muundussagedus impulssstabilisaator nõuab selle stabilisaatori jõutransistori ohutu töötamise standardite järgimise küsimuste lahendamist. Lineaarse stabilisaatori kasutamise korral on sellise tehnilise lahenduse energiatõhusus madal. Kavandatavale on nii vooluahela ülesehituselt kui ka toimuvate protsesside olemuselt kõige lähedasem muundur, mis sisaldab väljundtransistori abil järjestikku või paralleelselt ühendatud kaskaaddiood-kondensaatorelemente, mis vähendavad primaarpinge üsna madalatele väärtustele. Selle muunduri keerukus on tingitud väljundtransistori ja sillavõrgu alaldi spetsiaalse juhtahela olemasolust, samuti madalast töökindlusest kõrge lülitussageduse kasutamise tõttu. Leiutise eesmärk on suurendada töökindlust, lihtsustades ahelat ja hõlbustades elementide töörežiime. Eesmärk saavutatakse sellega, et väljundtransistori, mis lülitab dioodkondensaatorelemente, juhitakse abitransistori abil võrgu primaarpingega. Lisaks on elemendikondensaatorite tühjendusvoolu lühikeste lülitusimpulsside amplituudi piiramiseks kasutusele võetud blokeeriva dioodiga drossel. Konverteri energiatõhususe edasiseks suurendamiseks sisestatakse ahelasse sundtransistor ja kondensaator, mis kiirendavad väljundtransistori esialgset avanemist. Joonisel fig. 1-3 on toodud trafodeta pingemuundurite diagrammid, mis vastavad: joonisele fig 1, nõudluspunkti 1 punktile; joonis fig 2, nõudluspunktid 2 ja 3; Joon.3 lk.4. Joonisel 1 kujutatud skeemil olev trafota pingemuundur sisaldab N diood-kondensaatorelementi, kus elemendid alates esimesest kuni (N-1) sisaldavad laadimisdioode 1.1,1.(N-1), tühjendusdioode 2.1,2.( N-1) dioodid, väljundid 3.1,3.(N-1) dioodid ja kondensaatorid 4.1,4.(N-1) ning N rakk koosneb laadivast 1.N dioodist ja 4.N kondensaatorist. Esimese elemendi laadimisdioodi 1.1 anood on ühendatud esimese võrgusiiniga 5 ja avatakisti 6 esimese klemmiga. Teise võrguga on ühendatud tühjendusdioodide 2.1,2.(N-1) anoodid. siin 7 ja võimsusimpulsi astme 9 negatiivne toitesisend 8. Väljunddioodide 3.1,3.(N-1) katoodid on ühendatud pnp juhtivustüüpi väljundtransistori 10 emitteriga ja esimese klemmiga. blokeeriv takisti 11. Laadimisdioodide 1.1,1.(N-1) katoodid on ühendatud vastavate väljunddioodide 3.1, 3.(N-1) anoodidega ja kondensaatorite 4.1,4 esimeste klemmidega. (N-1), mille teised klemmid on ühendatud vastavalt tühjendusdioodide katoodidega 2.1,2.(N-1). Lisaks on tühjendusdioodide 2.1, 2. (N-1) katoodid ühendatud vastavalt järgnevate elementide laadimisdioodide 1.2,1.N anoodidega ja laadimisdioodi 1.N katood on ühendatud kondensaatori 4.N esimese klemmiga, väljundtransistori 10 kollektoriga, blokeerimistakisti 11 teise klemmiga ja võimsusimpulsi astme 9 positiivse toitesisendiga 12. Kondensaatori 4 teine ​​klemm. N on ühendatud teise võrgusiiniga 7. Ühenduspunkt dioodi 2.(N-1) katoodi ja dioodi 1.N anoodi vahel on ühendatud kollektortakisti 13 kaudu pnp abitransistori 14 kollektoriga. juhtivuse tüüp, mille emitter on ühendatud väljundtransistori 10 alusega ja alus avatakisti 6 teise klemmiga. Esituse selguse huvides on võimsusimpulsi aste 9 kujutatud transistori üksikkujulisena. -otsaga alalis-alalisvoolu muundur, kus toitetransistor 15, mida juhib juhtplokk 16, on ühendatud toitetrafo 18 primaarmähise 17 kaudu positiivse 12 ja negatiivse 8 toitesisendiga. Üldiselt ei mõjuta võimsusimpulsi kaskaadi tüüp trafodeta pingemuunduri tööprotsesse. Joonisel fig 2 kujutatud trafota pingemuunduri ahel erineb selle poolest, et väljundtransistori 10 kollektor on ühendatud induktiivpooli 19 esimese väljundiga ja blokeerimisdioodi 20 katoodiga, mille anood on ühendatud teise võrgusiiniga. 7 ning induktiivpooli 19 teine ​​väljund on ühendatud toiteimpulsi astme 9 positiivse toitesisendiga 12, avatakisti 11 teise klemmiga ning ühenduspunktiga laadimisdioodi 1.N katoodi ja esimese vahel. kondensaatori klemm 4.N. Joonisel fig 3 kujutatud trafota pingemuunduri ahelas on lisaks kirjeldatud ühendustele ja elementidele transistori 14 kollektor ühendatud kollektortakisti 13 kaudu sundkondensaatori 21 esimese klemmiga ja sundtransistori 22 emitteriga. pnp juhtivustüüpi, mille kollektor on ühenduspunktiga ühendatud dioodi 2.(N-1) katoodiga, dioodi 1.N anoodiga ja kondensaatori 4.(N-1) teise klemmiga ning alus on ühendatud läbi baastakisti 23 dioodi 1.N katoodiga. Kondensaatori 21 teine ​​klemm on ühendatud dioodi 3 (N-1) anoodiga. Joonisel 1 kujutatud skeemil olev trafota muundur töötab järgmiselt. Vaatleme väljakujunenud tööprotsesse. Algolekus, kui te ei võta arvesse alalispinge pulsatsioone, laetakse kondensaatorid 4.1,4.N ligikaudu samale pingele, mis on võrdne kaskaadpingejaguri väljundpingega, mis arvutatakse arvuliselt, jagades hetkepinge amplituudi võrgusiinid 5 ja 7 kaskaadjaguri elementide arvu järgi N Kui võrgusiinide 5 ja 7 pinge hetkeväärtus on võrdne maksimumiga (amplituudiga), laetakse kondensaatorid 4.1,4.N laadimisdioodide 1.1 kaudu maksimaalse pingeni. ,1.N. Sel juhul on kaskaadjaguri rakud omavahel järjestikku ühendatud. Kui pinge hakkab amplituudi väärtusest langema, lukustatakse dioodid, kuna jadaühendusega kondensaatorite 4.1,4.N kogupinge muutub suuremaks kui võrgusiinide 5 ja 7 voolupinge väärtus. Transistorid 10 ja 14 on lukustatud , kuna nendele baasemitteri ristmikele rakendatav pinge on blokeeriva polaarsusega. Takisti 11 läbiv vool moodustab transistori 10 baas-emitteri ristmikul blokeerimispinge. Valides järjestikku ühendatud dioodide 3. (N-1) arvu, saab muuta blokeerimispinge väärtust. Järgmisena väheneb siinide 5 ja 7 võrgupinge ja selle polaarsus muutub vastupidiseks. Kuid transistorid 10 ja 14 jäävad välja lülitatud, kuna transistori 14 põhja pinge polaarsus blokeerub, kuni võrgu siinide 5 ja 7 pinge on võrdne kondensaatori 4 pingega. N, st pingega võimsusimpulsi astme 9 toitesisenditel 12 ja 8. Kui pinged on võrdsed, avanevad transistoride 14 ja 10 baasemitteri ristmikud ning transistori 10 baasvool voolab läbi avatud transistori. 14 pingest kondensaatoril 4.(N-1). Voolutugevuse määrab takisti 13. Seega ei tekita transistori 10 baasvoolu mitte võrgusiinidel 5 ja 7 olev pinge, vaid kondensaatori 4 pinge (N-1), mida vähendatakse N korda. Kuna sellel kondensaatoril olev pinge ei ole sileda siinuse kujuga, vaid on konstantne, võib transistori 10 baasvoolu moodustava pinge esiosa olla palju järsem, kuna transistoride 10 ja 14 lülitused on ühendatud vastavalt komposiittransistori vooluring. See määrab transistori 10 lühema sisselülitusaja ja seega ka seda vähem võimsust, mida see lülitusastmete ajal hajutab. Pärast transistori 10 avamist ühendatakse kondensaatorid 4.1,4.N paralleelselt läbi väljunddioodide 3.1,3.(N-1), transistori 10 kollektor-emitteri ristmiku ja tühjendusdioodide 2.1,2.(N -1). Kuna kondensaator 4.N tühjeneb kondensaatorite jadaühenduse ajal võimsusimpulsi astme 9 toitesisenditesse 12 ja 8, siis ülejäänud kondensaatoritel 4.1,4. (N-1) nende tühjenemise ajaks on pinge kõrgem ja need tühjenevad kondensaatori 4.N laadimiseks ja koormusele. Vaadeldaval perioodil jätkab võrgu siinuspinge vähenemist, läbides miinimumi (st siinuslaine negatiivse poollaine maksimumi). Pärast miinimumi ületamist hakkab võrgusiinide 5 ja 7 pinge tõusma, millel on endiselt negatiivne polaarsus. Kui negatiivne võrgupinge, kasvades, jõuab pinge väärtuseni võimsusastme 9 sisendites 12 ja 8, sulguvad transistorid 14 ja 10, kuna nende baas-emitteri ristmikele rakendatakse pöördpinget. Kondensaatorid 4.1,4.(N-1) on toiteimpulsi astmest 9 lahti ühendatud ja kondensaator 4.N hoiab püsivat pinget võimsusimpulsi astme 9 toitesisendites 12 ja 8. Sel juhul on väljundid 3.1 ,3.(N-1) dioodid ja biti 2.1,2.(N-1) dioodid on lukustatud. Seda olekut hoitakse muutumatuna, kuni võrgupinge saavutab positiivse pingetaseme, mis on võrdne jadaühendatud kondensaatorite pingete summaga 4.1.4.N. Kui võrgupinge ületab määratud kogupinge, avanevad laadimisdioodid 1.1,1.(N-1) ja kondensaatorid 4. 1,4.N hakatakse laadima võrgupingega ajavahemikul, mil võrgupinge maksimaalne positiivne väärtus on saavutatud. Lisaks jätkuvad kondensaatorite laadimise ja tühjendamise protsessid samamoodi. Kondensaatori 4.N laadimine ühe töötsükli jooksul, see tähendab võrgu vahelduvpinge sageduse ühe perioodi jooksul, toimub kaks korda. See tähendab, et vaatamata kondensaatorite 4.1,4.(N-1) poollaine töörežiimile töötab kondensaator 4.N peaaegu täislaine töörežiimis: selle laadimise esimene etapp toimub seadme laadimise ajal. rühm järjestikku ühendatud kondensaatoreid ja teine ​​kondensaatorite 4.1,4 .(N-1) tühjenemise ajal võimsusimpulsi astmesse 9 ja kondensaatorisse 4.N. See aitab vähendada pinge pulsatsiooni toitesisenditel 12 ja 8 ning võimaldab kasutada väiksemaid kondensaatoreid. Püsipinge olemasolu toitesisenditel 12 ja 8 tagab toiteimpulsi astme 9 töö. Juhtploki 16 poolt juhitav transistor 15 muundab alalispinge impulsskollektorivooluks, mille transformaator teisendab. 18 koormasse. Seega juhitakse vaadeldavas seadmes väljundtransistori võrgupingest madalamalt pingelt ja järsemate lülitusservadega. See võimaldab tõsta seadme energiatõhusust, vähendada energiatarbimist ja tõsta muunduri töökindlust. Joonisel 2 kujutatud skeemile vastav trafota muundur töötab järgmiselt. Väljundtransistori läbiva voolu maksimaalne amplituud tekib selle sisselülitamisel, kui kondensaatorid 4.1,4.(N-1) tühjendatakse osaliselt tühjenenud kondensaatorile 4.N. Selle voolu impulsi kestus on tavaliselt 2-5% transistori 10 sisselülitatud tsüklist. Amplituudi piirab induktiivpool 19, mille induktiivsus peaks praktiliselt olema väike. Induktiivpooli pidevate voolude režiimi välistamiseks sisse-, välja- või koormusvoolu siirderežiimides kasutatakse blokeerivat dioodi 20, mis tagab induktiivpooli 19 induktiivsusesse kogunenud voolu tühjenemise. induktiivpool 19 ja diood 20 võimaldavad piirata transistori 10 läbivat voolu ja tagada sellel transistoril lülitusliigpingete puudumine, kui tekib induktiivpooli 19 pidevvoolurežiim, mis võib põhjustada lülitusliigpingeid transistori 10 kollektoril. Trafota pingemuundur vastavalt joonisel fig. 3 töötab järgmiselt. Transistori 10 baasvoolu sundimine kondensaatorite 4.1,4.(N-1) tühjenemise aja vähendamiseks kondensaatori 4.N laadimiseks ja selle transistori hajutatud võimsuse vähendamiseks vaadeldaval ajaetapil on vajalik suhteliselt lühikese perioodi jooksul. ajast, nagu eespool mainitud. Ülejäänud palju pikem ajavahemik ei vaja transistori 10 suuremat baasvoolu. Seetõttu toimub sunnitud baasvooluimpulsi moodustamine laetud kondensaatorist 21, mille mahtuvus on oluliselt väiksem kondensaatori 4 mahtuvusest. .(N-1). Kui transistor 14 on avatud ja transistor 10 avaneb, annab kondensaatori 21 esialgne tühjendusvool tõuke transistori 10 baasvoolule, mis seejärel kondensaatori 21 tühjenemisel väheneb, vähenedes sisselülitatud oleku ajaintervalli lõpus nullini. Kondensaator 21 laetakse jadaühendatud kondensaatorite 4.1,4.N laadimise ajal siinide 5 ja 7 võrgupingest. Ahela ülejäänud protsessid ei erine ülalpool käsitletutest. Seega võimaldab transistori 10 baasvoolu forsseerimise kasutuselevõtt kiirendada kondensaatori 4.N laadimisprotsessi ja vähendada selle transistori poolt lülitusprotsesside käigus hajuvat võimsust. Järelikult võimaldab kavandatav seade tõsta trafodeta pingemuunduri töökindlust, lihtsustades vooluringi ja vähendades elementide poolt hajuvat võimsust.

Nõue

1. TRANSFORMERITA PINGEKONVERTER, mis sisaldab N dioodkondensaatori elementi, millest igaüks, välja arvatud N-s, koosneb laadimis-, tühjenemis- ja väljunddioodidest ning kondensaatorist, laadimisdioodi katood on ühendatud väljunddioodi anoodiga ja kondensaatori esimese klemmiga, mille teine ​​klemm on ühendatud tühjendusdioodi katoodiga ja elementide väljunddioodide katoodid, välja arvatud N-s, on ühendatud p-n-p-tüüpi väljundi emitteriga. transistori ja blokeerimistakisti esimese klemmiga on esimese elemendi laadimisdioodi anood ühendatud esimese võrgusiiniga ja avatakisti esimese klemmiga, järgnevate elementide laadimisdioodide anoodid on ühendatud eelmiste elementide tühjendusdioodide katoodid vastavalt esimesest (N-1)-ndasse lahtrisse, mille anoodid on ühendatud teise võrgusiiniga, toiteimpulsi astme negatiivse toitesisendiga ja teise N-nda elemendi kondensaatori klemm, esimene klemm, mis on ühendatud võimsusimpulsi astme positiivse toitesisendiga ja väljundtransistori kollektoriga, mida iseloomustab see, et blokeerimistakisti teine ​​klemm on ühendatud väljundtransistor ühendatud jõuimpulssastme positiivse toitesisendiga, avanemistakisti teine ​​klemm on ühendatud kasutusele võetud abitransistori p-n-p-juhtivustüübi alusel, mille emitter on ühendatud väljundtransistori alusega. , ja kollektor läbi kollektortakisti N-nda elemendi laadimisdioodi anoodile. 2. Pingemuundur vastavalt nõudluspunktile 1, mis erineb selle poolest, et väljundtransistori kollektori määratud ühendus jõuimpulssastme positiivse toitesisendiga on tehtud sisseviidud induktiivpooli kaudu, mille ühenduspunkt määratud sisendiga on ühendatud kondensaatori esimese klemmi ja N-nda raku katoodiga. 3. Pingemuundur vastavalt nõudluspunktile 10. 1 ja 2, mida iseloomustab see, et väljundtransistori kollektori ja vastavalt toiteimpulsi kaskaadi, katoodi ja anoodi negatiivse toitesisendi vahele on ühendatud blokeerimisdiood. 4. Pingemuundur vastavalt nõudluspunktile 10. 1 3, mida iseloomustab see, et abitransistori kollektori kindlaksmääratud ühendamine läbi kollektortakisti N-nda elemendi laadimisdioodi anoodiga toimub läbi vastavalt sisestatud p-n-p-tüüpi formeerimistransistori emitter-kollektori. , mille alus on ühendatud läbi baastakisti väljundtransistori kollektoriga ja emitter sisse viidud sundkondensaatori kaudu on ühendatud N-1 raku väljunddioodi anoodiga.

Selles peatükis käsitleme eelkõige trafodeta pingemuundureid, mis koosnevad tavaliselt ruutimpulssgeneraatorist ja pingekordistist. Tavaliselt on sel viisil võimalik ilma märgatavate kadudeta pinget tõsta mitte rohkem kui mitu korda ja saada ka muunduri väljundis erineva märgiga pinge. Selliste muundurite koormusvool on äärmiselt väike - tavaliselt ühikud, harvemini kümned mA.

Trafodeta pingemuundurite peaostsillaatorit saab valmistada standardse skeemi järgi, mille põhielement 1 (joon. 1.1) on valmistatud sümmeetrilise multivibraatori baasil. Näiteks võib plokielementidel olla järgmised parameetrid: R1=R4=1 kOhm; R2 = R3 = 10 kOhm; C1=C2=0,01 uF. Transistorid on väikese võimsusega, näiteks KT315. Väljundsignaali võimsuse suurendamiseks kasutati standardset võimendiplokki 2.

Riis. 1.1. Trafota muundurite põhielementide skeemid: 1 - põhiostsillaator; 2 - tüüpiline võimendiplokk

Trafota pingemuundur koosneb kahest tüüpilisest elemendist (joonis 1.2): põhiostsillaatorist 1 ja tõukevõimendi lülitist 2 ning pingekordistist (joonis 1.1, 1.2). Muundur töötab sagedusel 400 Hz ja annab väljundpinge 12,5 V

pinge 22 V koormusvoolul kuni 100 mA (elemendi parameetrid: R1=R4=390 Ohm, R2=R3=5,6 kOhm, C1=C2=0,47 μF). Plokis 1 kasutatakse transistore KT603A - B; plokis 2 - GT402V(G) ja GT404V(G).

Pinge kahekordistamisega trafota muunduri skeem

Pingemuunduri ahelad, mis põhinevad standardplokil

Pingemuundurit, mis on ehitatud ülalkirjeldatud standardploki baasil (joonis 1.1), saab kasutada erineva polaarsusega väljundpingete saamiseks, nagu on näidatud joonisel fig. 1.3.

Esimese variandi puhul genereeritakse väljundis pinged -1-10 B ja -10 B; teise jaoks -1-20 B ja -10 B, kui seade saab toite 12 B allikast.

Ligikaudu 90 B pingega türatronite toiteks on pingemuunduri ahel vastavalt joonisele fig. 1.4 põhiostsillaatoriga 1 ja elemendi parameetritega: R1=R4=1 kOhm,

R2 = R3 = 10 kOhm, C1 = C2 = 0,01 uF. Siin saab kasutada laialdaselt saadaolevaid väikese võimsusega transistore. Kordaja on korrutusteguriga 12 ja olemasoleva toitepinge juures ootaks väljundiks ligikaudu 200 V, kuid tegelikkuses on see pinge kadude tõttu vaid 90 V ning selle väärtus langeb koormusvoolu suurenedes kiiresti.

Riis. 1.4. Pingemuunduri ahel mitmeastmelise kordistiga

Riis. 1.5. Pinge inverteri ahel

Inverteeritud väljundpinge saamiseks võib kasutada ka standardühikul põhinevat muundurit (joon. 1.1). Seadme väljundis (joonis 1.5) tekib pinge, mis on toitepingele vastasmärgiga. Absoluutväärtuses on see pinge veidi madalam kui toitepinge, mis on tingitud pooljuhtelementide pingelangusest (pingekoost). Mida madalam on vooluahela toitepinge ja mida suurem on koormusvool, seda suurem on see erinevus.

Pingemuundur (doubleer) (joonis 1.6) sisaldab peaostsillaatorit 1 (1 joonisel 1.1), kahte võimendit 2 (2 joonisel 1.1) ja sildalaldit (VD1 -VD4).

Plokk 1: R1=R4=100 Ohm; R2 = R3 = 10 kOhm; C1=C2=0,015 µF, transistorid KT315.

On teada, et primaarahelast sekundaarvoolu edastatav võimsus on võrdeline teisenduse töösagedusega, seetõttu väheneb samaaegselt selle suurenemisega kondensaatorite mahtuvus ja sellest tulenevalt seadme mõõtmed ja maksumus.

See muundur annab väljundpinge 12 B (ilma koormuseta). Koormustakistusega 100 oomi langeb väljundpinge 11 B-ni; 50 oomi juures - kuni 10 B; ja 10 oomi juures - kuni 7 B.

Riis. 1.6. Kõrge võimsusega pinge kahekordistaja ahel

Konverteri ahel multipolaarsete väljundpingete saamiseks

Pingemuundur (joonis 1.7) võimaldab saada kaks vastassuunas polariseeritud pinget, mille väljundis on ühine keskpunkt. Selliseid pingeid kasutatakse sageli operatiivvõimendite toiteks. Väljundpinged on absoluutväärtuselt lähedased seadme toitepingele ja selle väärtuse muutumisel muutuvad samaaegselt.

Transistor VT1 - KT315, dioodid VD1 ja U02-D226.

Plokk 1: R1=R4=1,2 kOhm; R2 = R3 = 22 kOhm; C1=C2=0,022 µF, transistorid KT315.

Plokk 2: transistorid GT402, GT404.

Dubleri väljundtakistus on 10 oomi. Tühirežiimis on kondensaatorite C1 ja C2 koguväljundpinge 19,25 V voolutarbimisega 33 mA. Kui koormusvool suureneb 100-lt 200 mA-le, väheneb see pinge 18,25-lt 17,25 B-le.

Pingemuunduri peaostsillaator (joon. 1.8) on valmistatud kahel /SHO/7-elemendil. Selle väljundiga on ühendatud transistore VT1 ja VT2 kasutav võimendusaste. Pöördpinge seadme väljundis, võttes arvesse konversioonikadusid, on mitu protsenti (või kümneid protsenti - madalpinge toiteallikaga) väiksem kui sisend.

Riis. 1.8. Pingemuundur-inverteri vooluahel CMOS-elementidel põhineva peaostsillaatoriga

Sarnane muunduri ahel on näidatud järgmisel joonisel (joonis 1.9). Muundur sisaldab peaostsillaatorit /SMO/7-kiibil, võimendusastet transistoridel VT1 ja VT2, ahelaid väljundimpulsi pinge kahekordistamiseks, kondensaatorifiltreid ja ahelat Zener-dioodide paaril põhineva kunstliku keskpunkti moodustamiseks. Konverteri väljundis tekivad järgmised pinged: -i-15 B koormusvoolul 13...15 mL ja -15 B koormusvoolul 5 mA.

Joonisel fig. Joonisel 1.10 on kujutatud trafota pingemuunduri väljundsõlme skeem. See sõlm on tegelikult

Pingemuunduri ahel multipolaarsete pingete genereerimiseks CMOS-elementidel põhineva peaostsillaatoriga

Riis. 1.10. Trafota pingemuunduri väljundastme skeem

on võimsusvõimendi. Selle juhtimiseks saate kasutada impulssgeneraatorit, mis töötab sagedusel ^0 kHz.

Ilma koormuseta tarbib sellise võimsusvõimendiga muundur voolu umbes 5 mA. Väljundpinge läheneb 18 B-le (kaks korda suurem toitepinge). Koormusvooluga 120 mA väheneb väljundpinge pulsatsioonitasemel 20 mV 16 B-ni. Seadme efektiivsus on umbes 85%, väljundtakistus on umbes 10 oomi.

Kui sõlm töötab põhiostsillaatorist, kasutades CMOS-elemente, ei ole takistite R1 ja R2 paigaldamine vajalik, kuid mikroskeemi väljundvoolu piiramiseks on soovitatav selle väljund ühendada transistori võimsusvõimendiga läbi takistiga. mitme kOhmi takistus.

Lihtne pingemuunduri skeem varikappide juhtimiseks on erinevates ajakirjades korduvalt reprodutseeritud. Muundur toodab 20 V pinget, kui toidetakse 9B-st ja selline vooluahel on näidatud joonisel fig. 1.11. Transistoridele VT1 ja VT2 on kokku pandud ristkülikukujuline impulssgeneraator. Dioodid VD1 - VD4 ja kondensaatorid C2 - C5 moodustavad pingekordisti ning takisti R5 ja zeneri dioodid VD5, VD6 moodustavad parameetrilise pingestabilisaatori.

Riis. 1.11. Pingemuunduri ahel varikappide jaoks

Riis. 1.12. Pingemuunduri ahel CMOS-kiibil

Lihtsa pingemuunduri, mis kasutab ainult ühte K561LN2 mikrolülitust koos minimaalse arvu lisadega, saab kokku panna vastavalt joonisel fig. 1.12.

Konverteri peamised parameetrid erinevate toitepingete ja koormusvoolude juures on toodud tabelis 1.1.

Tabel 1.1. Pingemuunduri parameetrid (joonis 1.12)

Upit Välja, V

Bipolaarse pingedraiveri väljundastme skeem

Ühe taseme pinge teisendamiseks bipolaarseks väljundpingeks saab kasutada väljundastmega muundurit vastavalt joonisel fig. 1.13. Konverteri sisendpingel 5 B on väljundpinged -i-8 B ja -8 B koormusvoolul 30 mA. Konverteri kasutegur oli 75%. Kasuteguri väärtust ja väljundpinget saab suurendada, kasutades pingekordisti alaldis Schottky dioode. Kui toitepinge tõuseb 9 B-ni, tõuseb väljundpinge 15 B-ni.

Transistori 2N5447 ligikaudne analoog on KT345B; 2N5449 - KT340B. Samuti saate ahelas kasutada tavalisemaid elemente, näiteks transistore nagu KT315, KT361.

Impulsspinge kordajate põhimõttel ehitatud pingemuunduri ahelate jaoks saab kasutada väga erinevaid ristkülikukujulisi signaaligeneraatoreid. Sellised generaatorid on sageli ehitatud mikroskeemile KR1006VI1 (joonis 1.14). Selle mikroskeemi väljundvool on üsna suur (100 mA) ja sageli saab seda teha ilma täiendavate võimendusastmeteta. DA1 kiibil olev generaator (KR1006VI1) toodab ristkülikukujulisi impulsse, mille kordussageduse määravad elemendid R1, R2, C2. Need impulsid mikrolülituse viigust 3 suunatakse pingekordistisse. Pingekordisti väljundiga on ühendatud takistusjagaja R3, R4, mille pinge antakse DA1 mikrolülituse "reset" sisendisse (kontakt 4). Selle jagaja parameetrid valitakse nii, et kui väljundpinge absoluutväärtuses ületab sisendpinge (toitepinge), genereerimine peatub. Väljundpinge täpset väärtust saab reguleerida, valides takistite R3 ja R4 takistused.

Peaostsillaatoriga pingemuundur-inverteri skeem KR1006VI1 mikroskeemil

Konverteri - pingeinverteri (joon. 1^14) omadused on toodud tabelis. 1.2.

Järgmisel joonisel on näidatud teine ​​pingemuunduri skeem, mis põhineb mikroskeemil KR1006VI1 (joonis 1.15). Peaostsillaatori töösagedus on 8 kHz. Selle väljundis on pinge kahekordistusahela järgi kokku pandud transistorvõimendi ja alaldi. Toitepinge 12 B korral on muunduri väljund 20 B. Konverteri kaod on tingitud pingelangusest pinge kahekordistaja alaldi dioodidel.

Tabel 1.2. Pingemuunduri-inverteri karakteristikud (joonis 1.14)

Upit, V

Ikooni tarbimine, mA

Pingemuunduri skeem KR1006VI1 mikroskeemi ja võimsusvõimendiga

Sama mikroskeemi alusel (joonis 1.16) saab luua pingeinverteri. Teisenduse töösagedus on 18 kHz, töötsükkel 1,2.

Nagu ka teiste sarnaste seadmete puhul, sõltub muunduri väljundpinge oluliselt koormusvoolust.

Voolu alaldamiseks saab kasutada TTL ja /SMOG/ mikroskeeme. Teemat arendades pakkus selle idee autor D. Cuthbert välja GG//-mikroskeemidel põhineva trafodeta pingemuundur-inverteri (joonis 1.17).

Seade sisaldab kahte mikrolülitust: DDI ja DD2. Esimene neist töötab 7 kHz sagedusega nelinurkse impulssgeneraatorina (elemendid DDI .1 ja DDI .2), mille väljundisse on ühendatud inverter DD1.3 - DDI.6. Teine kiip (DD2) on ühendatud ebatavaliselt (vt diagrammi): see täidab funktsiooni

Negatiivse polaarsusega pinge draiveri ahel

Riis. 1.17. Kahel mikroskeemil põhinev pingeinverteri ahel

dioodid. Kõik selle inverteri elemendid on ühendatud paralleelselt, et suurendada muunduri kandevõimet.

Selle kaasamise tulemusena saadakse seadme väljundis ümberpööratud pinge-U, mis on ligikaudu võrdne (absoluutväärtuses) toitepingega. 74NS04-ga seadme toitepinge võib olla 2 kuni 7 V. Ligikaudseks koduseks analoogiks on K555LN1 tüüpi GG//-kiip (töötab kitsamas toitepingevahemikus) või /SMOS/-kiip ja KR1564LN1.

Konverteri maksimaalne väljundvool ulatub 10 mA-ni. Kui koormus on välja lülitatud, ei tarbi seade praktiliselt voolu.

Eespool käsitletud idee arendamisel kasutada /SL//0/7-elementide sisendites ja väljunditel olevaid kaitsedioode /C/WO/7-kiibid, vaatleme kahel DDI-l ja DDI-l tehtud pingemuunduri tööd. K561LA7 tüüpi DD2 mikroskeemid (radar 1.18). Esimene neist paneb kokku generaatori, mis töötab sagedusel 60 kHz. Teine mikroskeem täidab silla kõrgsagedusalaldi funktsiooni.

Riis. 1.18. Täpse polaarsusmuunduri skeem kahel K561LA7 mikroskeemil

Väikese suurusega voolulüliti CMOS-kiibil

Lüliti tehakse CMOS-inverteritel põhineva peaostsillaatoriga. Iseostsillaatori sagedus sõltub C2-R1 väärtustest. Kuna isoleeritud värava FET-i juhib staatiline laeng ja see ei nõua palju voolu …….

Võrdlusseadme pingestabilisaator Peamised tehnilised omadused: Väljundpinge, V ………………………………………………………. 5 Koormusvool, A …………………………………………………………………… 2 pulsatsioonipinge, mV ………………………………………… …… ……..50 Stabiliseerimiskoefitsient……………………………………………………………….100 Lülitussagedus, kHz ……………………………… ……………………………………..25 Pinge stabilisaator töötab järgmiselt. Võrdleja võrdleb saehamba võrdluspinget…….

Kondensaatorite kasutamine valgustusvõrgust koormusele antava pinge vähendamiseks on pika ajalooga. 50ndatel kasutasid raadioamatöörid laialdaselt kondensaatoreid raadiote trafodeta toiteallikates, mis ühendati järjestikku …….

Kolmeastmelise inverteri kasutamine sagedusmuunduris võimaldab tõsta süsteemi pinget. Kui energia taaskasutamine toitevõrku pole vajalik, on soovitatav kasutada 12-impulssi dioodalaldit koos kolmefaasiliste sildade jadaühendusega. Kui…….

Mõnikord on kondensaatorite laadimiseks või kõrgepingeahelate toiteks vaja suurendada pinget. Seda pinget saab kasutada väikese võimsusega Gaussi relvade jms jaoks. Konverteril puudub impulsstrafo, mis vähendab järsult trükkplaadi suurust.

Sisendpinge suurenemine toimub kasutatava induktiivpooli tõttu. Salvestusdrosseli induktiivsus on 1000 mikroHenryt, muunduri kui terviku efektiivsus sõltub õhuklapi kvaliteeditegurist.

Impulssgeneraator on seatud sagedusele 14 kHz, kuid saate töösagedust suurendada, vähendades seeläbi induktiivpooli pöördeid. Induktiivpooli ise saab kerida W-kujulisele südamikule või äärmisel juhul vardale, mõõtmed ei ole kriitilised.

Induktiivpooli kerimiseks kasutatava traadi läbimõõt võib olla 0,2 mm, kuna muunduri väljundvool ei ületa 7-8 mA.

Väljatransistor - sõna otseses mõttes kõik, mis võivad töötada pingel üle 400 V, paigaldasin isegi bipolaarsed, kuid väljatransistorid on kindlasti paremad. Konverteri võimsust saab suurendada mitmel viisil, mis on omavahel ühendatud.

1) Suurendage toitepinget.
2) Võimsamate transistoride kasutamine.
3) Täiendava draiveri kasutamine mikrolülituse väljundis.
4) Induktiivpooli kerimiseks jämedama traadi kasutamine.

Kuid kõik need meetodid võivad suurendada seadme väljundvoolu vaid mõne milliampri võrra. Just ebaolulise väljundvõimsuse (mitte rohkem kui 2 vatti) tõttu pole ahel laialdast rakendust leidnud, kuid mõnikord on see lihtsalt asendamatu. NE555 kiibi asemel saab kasutada multivibraatorit, mis häälestatakse samale sagedusele (14 kHz).

Väljatransistor ei vaja jahutusradiaatorit, kuna võimsuse hajumine on liiga tühine.

1000 uF kõrgepingekondensaatori täielikuks laadimiseks kulub seadmel umbes 5 minutit, nii et kui plaanite sellist muundurit sisse lülitada, peate ootama, kuid seade on väga lihtne, kompaktne ja ökonoomne.

Trafodeta (ja induktiivpoolideta) jaoks saadaolevate mikroskeemide valimisel keskendume kahele kõige populaarsemale - need on NE555 taimer ja helivõimendi opvõimendi LM386. Käesolevas artiklis viime läbi katseid, et määrata kindlaks igaühe võimekus nendes funktsioonides. NE555 bipolaarseid taimereid kasutatakse laialdaselt erinevate DC-DC muundurite generaatorites ja kõige sagedamini inverteri ahelates. Samas võib selles seadmes heaks lahenduseks olla ka teine ​​väga populaarne kiip LM386. Tuleb kohe märkida, et tulemused sõltuvad ka nende kiipide konkreetsest tootjast ja kaasasolevate komponentide kvaliteedist. Pingekadude minimeerimiseks kasutame ainult Schottky dioode.

NE555 ja LM386 põhiline võrdlus

  1. Toitepinge vahemik NE555 ulatub 4,5 kuni 16 V, kuid selle kasutamine kõrgetel sagedustel maksimumväärtuste lähedal võib põhjustada probleeme. LM386N1 täielik toitepinge vahemik on 4 kuni 15 V ja LM386N4 täielik toitepinge vahemik on 4 kuni 22 V. Seega on LM386N4 eelis NE555 ees, kuna see suudab toime tulla kõrgema sisendtoitepingega. NE555 voolutarve on tavaliselt 3–6 mA, LM386 oma aga 4–8 mA – siin on NE555-l väike eelis.
  2. Maksimaalne väljundvool NE555 nimivool on 200 mA ja väljundtransistoride pingelang ±100 mA juures on umbes 2 V, mis muudab selle kasutamise suurematel vooludel ebaefektiivseks. Võrdluseks, LM386 maksimaalne väljundvool on palju suurem kui NE555, kuna LM386N1 väljundvõimsus on 9 V ja 8 oomi juures 0,7 W ning LM386N4 16 V juures 1 W. Need tulemused põhinevad AB-klassi võimendite klassikalisel valemil. kasutades maksimaalset väljundpinge kõikumist ja tippväljundvoolu.
  3. Maksimaalne võimsuse hajumine NE555 dip8 paketis on ainult 600 MW, samas kui LM386 on 1,25 W. See on koht, kus opvõimendil on taimeriga võrreldes märkimisväärne eelis.

Praktilised katsed

Testide jaoks võtame sisendtoitepinge 10 volti. DC-DC muundurite sagedus seatakse umbes 25 kHz (T = 40 μs), mis on oluliselt madalam nende maksimaalsetest võimalikest töösagedustest. LM386 ahelate punkte A ja B saab kasutada genereerimise juhtimiseks. Skeemis on kõik takistid 0,25 W, ±5%, ja kõik mitteelektrolüütkondensaatorid on 30 V, ±10%, keraamilised.

Konverterite võrdlus erinevates ahelates

Toiteallika pinge kahekordistamine pluss

Kahekordistusahelad kasutavad NE555 muundurit lihtsa ostsillaatorina Schmitti päästikuga. Sagedus määratakse R1 ja C1 abil, sõltudes vähesel määral koormusvoolust. Alloleval pildil olev muundur põhineb LM386-l.

Tabelis 1 võrreldakse muundurite väljundpingeid mitme erineva koormustakistuse juures. On näha, et LM386 tagab suurema pinge suurema koormusvoolu korral. Seda on oodata, kuna LM386 väljundaste tagab suurema maksimaalse väljundvoolu ja sellel on väiksem pingelangus.

Inverteerimine positiivseks võimsuseks

Tabelis 2 võrreldakse NE555 ja LM386 positiivse inverteeriva toiteallika väljundpinget mitme erineva koormustakisti vahel. Taas suutis LM386 helivõimendi anda koormusele rohkem võimsust.

Kahekordistamine ja inverteerimine positiivseks

Saame ühendada eelmised muunduriahelad ja töötada välja konstruktsiooni, mis toodab kahte väljundpinget. NE555 vooluahel tagab väiksema väljundvoolu ja võimsuse võrreldes LM386 operatsioonivõimendit kasutava vooluahelaga. Järeldus – LM386-l on NE555 ees märgatavad eelised.

  • 02.08.2015

    Märgistus kolme numbriga. Sel juhul määratlevad kaks esimest numbrit mantissi ja viimane 10. põhieksponent, et anda picofarad väärtus. Viimane number “9” tähistab eksponenti “-1”. Kui esimene number on "0", on mahtuvus väiksem kui 1 pF (010 = 1,0 pF). Märgistus nelja numbriga. See märgistus on sarnane ülalkirjeldatule...

  • 19.10.2016

    Need lihtsad ahelad on valgusandurid, mis kasutavad sensorelemendina fototakistit. Esimene ahel on hämardusandur, teine ​​on valgustusandur. Kui valgus tabab fototakistit, muudab see selle takistust; mida rohkem valgust on, seda väiksem on takistus ja seda suurem on selle pingelang. Kui pingelangus suureneb, avaneb transistor ja relee töötab. Lävi...

  • 28.04.2015

    MAX9721 on fikseeritud võimendusega stereokõrvaklappide võimendi. IC on spetsiaalselt ette nähtud kasutamiseks väikese suurusega kaasaskantavates seadmetes. MAX9721 kasutab DirectDrive'i tehnoloogiat, et võimaldada ühe toitega töötamist maandatud koormusega ilma kondensaatoreid lahti ühendamata. Mikroskeemil on kolm võimendustegurit, mis võimaldab vähendada väliste elementide arvu miinimumini: MAX9721A: -2V/V MAX9721B: -1,5V/V MAX9721C: ...

  • 19.01.2016

    LA4743B kiip on 4-kanaliline võimsusvõimendi, mille SANYO on välja töötanud auto helisüsteemides kasutamiseks. Pardavõrgu nimitoitepingega 14,4 V on mikroskeem võimeline arendama võimsust kuni 45 W kanali kohta. Mikroskeemil on sisseehitatud kaitse väljundite lühise eest, kaitse ülekuumenemise eest, signaali summutamise funktsioon, väljalülitamine ooterežiimis ...